EP2881569A1 - Inverseur de poussée de nacelle de turboréacteur comprenant deux volets pivotants qui ferment la veine annulaire - Google Patents
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- EP2881569A1 EP2881569A1 EP14194565.9A EP14194565A EP2881569A1 EP 2881569 A1 EP2881569 A1 EP 2881569A1 EP 14194565 A EP14194565 A EP 14194565A EP 2881569 A1 EP2881569 A1 EP 2881569A1
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
- F02K1/54—Nozzles having means for reversing jet thrust
- F02K1/56—Reversing jet main flow
- F02K1/60—Reversing jet main flow by blocking the rearward discharge by means of pivoted eyelids or clamshells, e.g. target-type reversers
- F02K1/605—Reversing jet main flow by blocking the rearward discharge by means of pivoted eyelids or clamshells, e.g. target-type reversers the aft end of the engine cowling being movable to uncover openings for the reversed flow
Definitions
- the present invention relates to a thrust reverser for an aircraft nacelle receiving a turbojet, and an aircraft nacelle equipped with such a thrust reverser.
- the motorization assemblies for the aircraft generally comprise a nacelle forming a generally circular outer envelope, comprising inside a turbojet arranged along the longitudinal axis of this nacelle.
- the turbojet engine receives fresh air from the upstream or front side, and rejects on the downstream or rear side hot gases from the combustion of fuel, which give a certain thrust.
- the turbofan engines have around its gas generator fan blades generating a large secondary flow of cold air along an annular vein passing between the engine and the nacelle, which adds a high thrust in normal operation said " direct jet ".
- Some nacelles comprise a thrust reversal system which closes at least part of the annular cold air duct, and rejects the secondary flow forward forming an inverted jet which generates a braking counter-thrust of the aircraft .
- a type of known thrust reverser in particular for mixed flow turbojets in which the hot and cold flows are mixed together, presented in particular by the document FR-A1-2813103 , has on the rear of the nacelle doors that swing into an open position to close largely the passage of the direct flow backwards. The doors then deflect this flow radially outward through transverse openings released by their deployment, to return it partially forward for generating an inverted thrust.
- each door In addition to improving the efficiency in inverted jet, there is inside each door a spoiler forward facing when the door is open, which increases the flow deflection.
- the thickness of the trailing edge is important, which reduces its aerodynamic qualities, and the steering capacity of the direction of the inverted air flow is poor.
- the present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art.
- a thrust reverser of a turbojet engine nacelle comprising a movable cowling which recoils with respect to a fixed front structure to clear radially outward openings, as well as grids arranged in these openings. to deflect the flow crossing them forward, which are integral with the movable cowl, remarkable in that it comprises two pivoting flaps arranged substantially symmetrically with respect to an axial plane, which are connected to the fixed front structure by rods, each component comprising pivot points connected to the hood so that when the hood retracts, these flaps pivot by closing for the most part the passage of the direct flow.
- the thrust reverser according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with one another.
- each flap is connected to the fixed structure by a link, which allows a displacement of a point of rotation which attaches it to this structure.
- pivot points remain substantially in the plane of symmetry, during the deployment stroke of the thrust reverser.
- the flaps in the deployed position of the inverter, constitute a "V" shape substantially symmetrical with respect to the plane of symmetry, comprising a forwardly facing tip forming in this plane a continuous line where the two flaps meet. , and two inclined faces which direct the flow radially outwards. There is thus a good offset of this flow to the outside.
- each flap may have on its outer periphery, a spoiler which is radially turned substantially outwardly when the thrust reverser is open. This improves the offset of the flow forward.
- each rod disposed substantially axially is pivotally attached to the flap by an axis of rotation located radially outwardly of the annular vein.
- the system for guiding and actuating the thrust reverser comprises a single jack, and two guide rails disposed substantially opposite this jack.
- the guidance and actuation system of the thrust reverser comprises a single guide rail disposed at the upper point, and three unsynchronized cylinders distributed around the perimeter of the nacelle.
- the invention also relates to a turbojet engine nacelle comprising a thrust reverser comprising any one of the preceding features.
- the nacelle is designed to receive a turbojet engine equipped with a device for mixing the primary flow of hot gases with the secondary flow of cold air.
- FIGS. 1 to 4 present the rear part of a turbojet engine nacelle, the rear axial direction being indicated by the arrow "AR", comprising a fixed front structure 2 surrounding the annular vein, and a movable cover 4 fitted behind this front structure when it is closed.
- the primary flow of hot gases is mixed with the secondary flow of cold air by a mixer 8.
- the cover 4 is connected to the front structure 2 by longitudinal guiding means, which allow a sliding of the cover rearwardly controlled by at least one jack, to open a passage of the flow mixed radially outwards.
- Thrust reversal grids 6 each forming an angular sector, comprising a series of profiled vanes, are connected to the cover 4 so as to move back with it to come into the outer openings released by these covers, and to return the flow at least partially forwards.
- Two pivoting flaps 12 disposed substantially symmetrically with respect to a first plane of axial symmetry P, each comprise an axis of rotation 14 parallel to this plane, disposed in the middle of the flap and outside the annular duct.
- the axis of rotation 14 is connected to the fixed front structure 2 by a rod 16 substantially axial, fixed to this structure by a pivot.
- the pivoting flaps 12 are also substantially symmetrical with respect to the axial plane perpendicular to the first plane of symmetry P.
- Each shutter 12 forms in rear view a semi-circle fitted at the periphery of the passage of the flow, comprising two diametrically opposite pivot points 18 which are in the plane of symmetry P. These pivot points 18 are connected to the movable cover 4, so as to back with him when opening the thrust reverser.
- the Figures 5 to 8 have a partial retreat of the movable cowl 4, which causes the pivot points 18 of the two flaps 12. These two flaps 12 begin to pivot about the axis of rotation 14 under the tensile force of the rods 16, which also causes a rotation of pivot points 18.
- FIGS. 9 to 12 show a complete retreat of the movable covers 4, which completely back the pivot points 18 of the two flaps 12. These two flaps 12 have completed pivoting by closing like eyelids, their rods 16 having tilted slightly to follow the rotation axes 14 which are closer to the axis of the nacelle.
- the two flaps 12 in this position close largely the passage of the direct flow by constituting a shape in "V" symmetrical with respect to the plane P, comprising a tip facing forward forming in this plane a continuous line where the two components meet, and two inclined faces that reject the flow radially outwards through the inversion grids 6.
- the vanes of the grids 6 are oriented so as to favor certain directions of return of the inverted jet, to avoid directing it towards the ground, the fuselage or empennages of the aircraft, to protect them from the impact foreign bodies.
- the Figures 13 and 14 have a spoiler 20 optionally disposed on the outer periphery of each flap 12, which is rotated radially substantially outwardly when the thrust reverser is open, so as to improve the deflection of the mixed flow radially towards the inversion grids 6.
- These spoilers 20 improve the efficiency of the inverted jet, and better balance the flaps 12 so as to limit the forces in the rods 16.
- the figure 15 has a stop 32 disposed in front of an extension of the grids 6 to the front, which collaborates with a fixed stop 30 disposed on the front structure 2, so as to form a contact between the cover 4 and the grids 6 on the one hand and the structure before 2 on the other hand, to relieve the control cylinders when the thrust reverser is fully deployed.
- the Figures 16 and 17 have a first system for guiding and actuating the thrust reverser, comprising a jack 40 and two guide rails 42 arranged opposite the jack.
- the figure 18 has a second guiding and actuating system, comprising a single guide rail 42, and three unsynchronized cylinders 40 which are regularly distributed around the periphery, one of these cylinders being disposed opposite the rail.
- each jack 40 There is also a lock disposed in each jack 40, which locks the closed position of the thrust reverser.
- this type of thrust reverser can provide an inverted jet efficiency of the order of 40 to 50%. Plus the loss The total direct jet pressure is lower, on the order of 0.2 to 0.3%, whereas the other thrust reversal systems generally give a loss of the order of 0.4% to 0.5%.
- this thrust reverser system is relatively low, and the inner surface of the nacelle that can be treated to improve the acoustic performance by reducing noise emissions, can be increased.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un inverseur de poussée pour une nacelle d'aéronef recevant un turboréacteur, ainsi qu'une nacelle d'aéronef équipée d'un tel inverseur de poussée.
- Les ensembles de motorisation pour les aéronefs comportent généralement une nacelle formant une enveloppe extérieure globalement circulaire, comprenant à l'intérieur un turboréacteur disposé suivant l'axe longitudinal de cette nacelle. Le turboréacteur reçoit de l'air frais venant du côté amont ou avant, et rejette du côté aval ou arrière les gaz chauds issus de la combustion du carburant, qui donnent une certaine poussée.
- Les turboréacteurs à double flux présentent autour de son générateur de gaz des aubes de soufflante générant un flux secondaire important d'air froid le long d'une veine annulaire passant entre le moteur et la nacelle, qui ajoute une poussée élevée en fonctionnement normal dit « jet direct ».
- Certaines nacelles comportent un système d'inversion de poussée qui ferme au moins en partie la veine annulaire d'air froid, et rejette le flux secondaire vers l'avant en formant un jet inversé qui génère une contre-poussée de freinage de l'aéronef.
- Un type d'inverseur de poussée connu, en particulier pour les turboréacteurs à flux mélangés dans lesquels les flux chaud et froid sont mixés ensemble, présenté notamment par le document
, comporte à l'arrière de la nacelle des portes qui basculent dans une position ouverte afin de fermer en grande partie le passage du flux direct vers l'arrière. Les portes dévient alors ce flux radialement vers l'extérieur en passant par des ouvertures transversales dégagées par leur déploiement, afin de le renvoyer en partie vers l'avant en générant une poussée inversée.FR-A1-2813103 - De plus pour améliorer l'efficacité en jet inversé, on dispose à l'intérieur de chaque porte un becquet avant tourné vers l'avant quand cette porte est ouverte, qui augmente la déviation de l'écoulement.
- Un problème qui se pose pour ce type d'inverseur, est que ce béquet crée des cavités à l'intérieur de la veine annulaire qui dégradent les performances en jet direct. Il faut alors réaliser un compromis entre les performances en jet direct et en jet inversé, qui conduit généralement à une efficacité du jet inversé faible, de l'ordre de 25%.
- De plus pour un turboréacteur à flux mélangés, plus son diamètre est important, plus le compromis entre le fonctionnement en jet direct et en jet inversé est difficile à réaliser.
- Par ailleurs pour ce type d'inverseur l'épaisseur du bord de fuite est importante ce qui diminue ses qualités aérodynamiques, et la capacité de pilotage de la direction du flux d'air inversé est médiocre.
- La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
- Elle propose à cet effet un inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur à double flux, comprenant un capot mobile qui recule par rapport à une structure avant fixe pour dégager des ouvertures radialement vers l'extérieur, ainsi que des grilles disposées dans ces ouvertures pour dévier le flux les traversant vers l'avant, qui sont solidaires du capot mobile, remarquable en ce qu'il comporte deux volets pivotants disposés sensiblement symétriquement par rapport à un plan axial, qui sont reliés à la structure avant fixe par des biellettes, chaque volet comprenant des points pivots reliés au capot de manière à ce que lors du recul du capot, ces volets pivotent en fermant en majeure partie le passage du flux direct.
- Un avantage de cet inverseur de poussée est que les volets peuvent disposer d'une surface intérieure sensiblement lisse qui est bien intégrée autour du passage du flux direct, limitant les pertes aérodynamiques en jet direct, tout en fermant de manière efficace ce passage pour renvoyer une grande partie du flux vers l'extérieur, donnant aussi une bonne efficacité en jet inversé.
- L'inverseur de poussée selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
- Avantageusement, chaque volet est relié à la structure fixe par une biellette, ce qui permet un déplacement d'un point de rotation qui le rattache à cette structure.
- Avantageusement, les points pivots restent sensiblement dans le plan de symétrie, lors de la course de déploiement de l'inverseur de poussée.
- Avantageusement, dans la position déployée de l'inverseur, les volets constituent une forme en « V » sensiblement symétrique par rapport au plan de symétrie, comprenant une pointe tournée vers l'avant formant dans ce plan une ligne continue où les deux volets se rejoignent, et deux faces inclinées qui dirigent l'écoulement radialement vers l'extérieur. On a ainsi un bon déport de cet écoulement vers l'extérieur.
- En complément chaque volet peut disposer sur son pourtour extérieur, d'un béquet qui est radialement tourné sensiblement vers l'extérieur quand l'inverseur de poussée est ouvert. On améliore ainsi le déport de l'écoulement vers l'avant.
- Avantageusement, chaque biellette disposée sensiblement axialement, est fixée de manière pivotante au volet par un axe de rotation se trouvant radialement vers l'extérieur de la veine annulaire.
- Selon un mode de réalisation, le système de guidage et d'actionnement de l'inverseur de poussée comporte un unique vérin, et deux rails de guidage disposés sensiblement à l'opposé de ce vérin.
- Selon un autre mode de réalisation, le système de guidage et d'actionnement de l'inverseur de poussée comporte un unique rail de guidage disposé au point supérieur, et trois vérins non synchronisés répartis sur le pourtour de la nacelle.
- L'invention a aussi pour objet une nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
- Avantageusement, la nacelle est prévue pour recevoir un turboréacteur équipé d'un dispositif de mélange du flux primaire de gaz chauds avec le flux secondaire d'air froid.
- L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- les
figures 1 à 4 sont des vues d'un inverseur de poussée selon l'invention qui est fermé, présenté successivement en vue arrière, en écorché, en perspective et en coupe axiale ; - les
figures 5 à 8 sont des vues de cet inverseur de poussée en cours d'ouverture, présenté successivement de la même manière ; - les
figures 9 à 12 sont des vues de cet inverseur de poussée entièrement ouvert, présenté successivement de la même manière ; - Les
figures 13 et 14 présentent en perspective et en coupe axiale un becquet disposé sur les volets ; - La
figure 15 présente en coupe axiale une butée d'ouverture maximum des grilles ; - les
figures 16 et 17 présentent respectivement en coupe transversale suivant le plan de coupe XVI-XVI et en coupe axiale, un premier système de guidage des volets ; et - la
figure 18 présente en coupe transversale suivant le plan de coupe XVI-XVI, en variante un deuxième système de guidage des volets. - Les
figures 1 à 4 présentent la partie arrière d'une nacelle de turboréacteur, la direction axiale arrière étant indiquée par la flèche « AR », comprenant une structure avant fixe 2 entourant la veine annulaire, et un capot mobile 4 ajusté en arrière de cette structure avant quand il est fermé. - Le flux primaire de gaz chauds est mélangé au flux secondaire d'air froid par un mélangeur 8.
- Le capot 4 est relié à la structure avant 2 par des moyens de guidage longitudinaux, qui permettent un coulissement de ce capot vers l'arrière commandé par au moins un vérin, pour ouvrir un passage du flux mélangé radialement vers l'extérieur.
- Des grilles d'inversion de poussée 6 formant chacune un secteur angulaire, comprenant une succession d'aubes profilées, sont liées au capot 4 de manière à reculer avec lui pour venir dans les ouvertures extérieures dégagées par ces capots, et à renvoyer l'écoulement au moins partiellement vers l'avant.
- Deux volets pivotants 12 disposés sensiblement symétriquement par rapport à un premier plan de symétrie axial P, comprennent chacun un axe de rotation 14 parallèle à ce plan, disposé au milieu du volet et à l'extérieur de la veine annulaire. L'axe de rotation 14 est relié à la structure avant fixe 2 par une biellette 16 sensiblement axiale, fixée à cette structure par un pivot.
- Les volets pivotants 12 sont aussi sensiblement symétriques par rapport au plan axial perpendiculaire au premier plan de symétrie P.
- Chaque volet 12 forme en vue arrière un demi-cercle ajusté à la périphérie du passage du flux, comprenant deux points pivots diamétralement opposés 18 qui sont dans le plan de symétrie P. Ces points pivots 18 sont liés au capot mobile 4, de manière à reculer avec lui lors de l'ouverture de l'inverseur de poussée.
- Les
figures 5 à 8 présentent un recul partiel du capot mobile 4, qui entraîne les points pivots 18 des deux volets 12. Ces deux volets 12 commencent à pivoter autour de l'axe de rotation 14 sous l'effort de traction des biellettes 16, ce qui entraîne aussi une rotation des points pivots 18. - Les
figures 9 à 12 présentent un recul complet des capots mobiles 4, qui mettent complètement en arrière les points pivots 18 des deux volets 12. Ces deux volets 12 ont terminé de pivoter en se fermant comme des paupières, leurs biellettes 16 s'étant légèrement inclinées afin de suivre les axes de rotation 14 qui se sont rapprochés de l'axe de la nacelle. - Les deux volets 12 dans cette position ferment en grande partie le passage du flux direct en constituant une forme en « V » symétrique par rapport au plan P, comprenant une pointe tournée vers l'avant formant dans ce plan une ligne continue où les deux volets se rejoignent, et deux faces inclinées qui rejettent le flux radialement vers l'extérieur en passant par les grilles d'inversion 6.
- On obtient ainsi une inversion de la poussée comportant une bonne efficacité grâce à la forte déviation du flux radialement vers l'extérieur donnée par les volets 12. De plus les pertes en jet direct sont faibles grâce à la surface lisse de l'intérieur des volets 12 lorsque ceux-ci sont en position de jet direct.
- Les aubages des grilles 6 sont orientés de façon à privilégier certaines directions de renvoi du jet inversé, permettant d'éviter de le diriger vers le sol, le fuselage ou les empennages de l'avion, afin de protéger ceux-ci de l'impact de corps étrangers.
- Les
figures 13 et 14 présentent un béquet 20 disposé en option sur le pourtour extérieur de chaque volet 12, qui est tourné radialement sensiblement vers l'extérieur quand l'inverseur de poussée est ouvert, de manière à améliorer la déviation du flux mélangé radialement vers les grilles d'inversion de poussée 6. Ces becquets 20 améliorent l'efficacité du jet inversé, et permettent de mieux équilibrer les volets 12 de façon à limiter les efforts dans les biellettes 16. - La
figure 15 présente une butée 32 disposée à l'avant d'une prolongation des grilles 6 vers l'avant, qui vient collaborer avec une butée fixe 30 disposée sur la structure avant 2, de manière à former un contact entre le capot 4 et les grilles 6 d'une part et la structure avant 2 d'autre part, pour soulager les vérins de commande quand l'inverseur de poussée est entièrement déployé. - Les
figures 16 et 17 présentent un premier système de guidage et d'actionnement de l'inverseur de poussée, comprenant un vérin 40 et deux rails de guidage 42 disposés à l'opposé du vérin. - On a de plus au moins deux verrous externes verrouillant la position fermée de l'inverseur de poussée, ainsi qu'un verrou supplémentaire disposé dans le vérin 40.
- La
figure 18 présente un deuxième système de guidage et d'actionnement, comprenant un unique rail de guidage 42, et trois vérins 40 non synchronisés qui sont régulièrement répartis sur le pourtour, un de ces vérins étant disposé à l'opposé du rail. - On a de plus un verrou disposé dans chaque vérin 40, qui verrouille la position fermée de l'inverseur de poussée.
- D'une manière générale on peut obtenir avec ce type d'inverseur de poussée une efficacité en jet inversé de l'ordre de 40 à 50%. De plus la perte de pression totale en jet direct est plus faible, de l'ordre de 0.2 à 0.3%, alors que les autres systèmes d'inversion de poussée donnent généralement une perte de l'ordre de 0.4% à 0.5%.
- On a aussi besoin d'un effort limité d'actionnement de l'inverseur de poussée, qui permet de réduire sensiblement la taille des vérins, ainsi que les efforts en fatigue de la structure. On peut alors diminuer les temps de déploiement de cet inverseur, et donc les distances d'atterrissage. De plus le débit qui peut être maintenu dans l'inverseur pendant son déploiement est toujours supérieur au débit en jet direct, ce qui améliore la compatibilité avec les différents types de moteur.
- Par ailleurs la masse ajoutée de ce système d'inverseur de poussée est relativement faible, et la surface intérieure de la nacelle qui peut être traitée pour améliorer les performances acoustiques en réduisant les émissions sonores, peut être augmentée.
Claims (9)
- Inverseur de poussée d'une nacelle de turboréacteur à double flux, comprenant un capot mobile (4) qui recule par rapport à une structure avant fixe (2) pour dégager des ouvertures radialement vers l'extérieur, ainsi que des grilles (6) disposées dans ces ouvertures pour dévier le flux les traversant vers l'avant, qui sont solidaires du capot mobile, caractérisé en ce qu'il comporte deux volets pivotants (12) disposés sensiblement symétriquement par rapport à un plan axial (P), qui sont reliés à la structure avant fixe par des biellettes (16), chaque volet comprenant des points pivots (18) reliés au capot (4) de manière à ce que lors du recul du capot, ces volets pivotent en fermant en majeure partie le passage du flux direct, et en ce que chaque volet (12) dispose sur son pourtour extérieur, d'un béquet (20) qui est radialement tourné sensiblement vers l'extérieur quand l'inverseur de poussée est ouvert.
- Inverseur de poussée selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque volet (12) est relié à la structure fixe par une biellette (16).
- Inverseur de poussée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les points pivots (18) restent sensiblement dans le plan de symétrie (P), lors de la course de déploiement de l'inverseur de poussée.
- Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans sa position déployée, les volets (12) constituent une forme en « V » symétrique par rapport au plan de symétrie (P), comprenant une pointe tournée vers l'avant formant dans ce plan une ligne continue où les deux volets se rejoignent, et deux faces inclinées qui dirigent l'écoulement radialement vers l'extérieur.
- Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque biellette (16) disposée sensiblement axialement, est fixée de manière pivotante au volet (12) par un axe de rotation (14) se trouvant radialement vers l'extérieur de la veine annulaire.
- Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que son système de guidage et d'actionnement comporte un unique vérin (40), et deux rails de guidage (42) disposés sensiblement à l'opposé de ce vérin.
- Inverseur de poussée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que son système de guidage et d'actionnement comporte un unique rail de guidage (42) disposé au point supérieur, et trois vérins (40) non synchronisés répartis sur le pourtour de la nacelle.
- Nacelle de turboréacteur comportant un inverseur de poussée, caractérisée en ce que cet inverseur est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- Nacelle de turboréacteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'elle est prévue pour recevoir un turboréacteur équipé d'un dispositif de mélange (8) du flux primaire de gaz chauds avec le flux secondaire d'air froid.
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| FR (1) | FR3014146B1 (fr) |
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